Металевий силос: обминаємо гострі кути, або Керівництво до дії

Зберігання зерна в металевих силосах є досить актуальним і хвилюючим питанням сьогодення. Спеціалісти компанії Neuero Farm- und Fo..rdertechnik GmbH та група підприємств «Зернова столиця»  не бажають стояти осторонь під час вирішення даного питання і приєднуються до нашого круглого столу.

Дах силоса
Коли обиратимете цей конструктивний елемент, не забудьте про кліматичні умови вашого регіону. Неодноразово доводилося чути від власників силосів в Україні розповіді про те, як дах не витримав снігового навантаження. Тому під час розрахунку міцності як усієї конструкції силосу, так і його даху українському користувачеві слід враховувати нормативні значення снігових (180 кг/м2) і вітрових (нормативний тиск вітру - не менше 73 кг/м2) навантажень, а також вплив зрушень земної кори в сейсмічних районах відповідно до вимог норм проектування. Не слід забувати також про вагу технологічного допоміжного устаткування для забезпечення процесів завантаження, зберігання й вивантаження зерна із силосу:
   пристрій для завантаження зерна в силос;
   сходи і галереї для обслуговування силосу;
   оглядові люки;
   елементи для кріплення й обслуговування системи термометрії;
   повітровідводи.
Твердження, що розрахунок міцності даху та його конструкції залежить від розміру й обсягу силосу - хибне: конструкція даху має відповідати вказаним вище нормам. А вони для кожного діаметра та обсягу силосу однакові.
Кут нахилу даху практично в усіх виробників дорівнює 30°, що є оптимальним для заповнення силосу зерном (забезпечує його максимальну місткість). Ніколи не заощаджуйте на конструкції даху! Дехто, вибираючи силосне устаткування, свідомо намагається зменшити витрати саме на ньому, думаючи, що каркас даху не дуже навантажується і «несе сам себе» (адже з зерном він не стикається). Це помилкова думка! Якщо ви справді так думаєте, то будьте готові до того, що дах вашого силосу завалиться!

Наскільки важливий правильний розрахунок конструкції даху? Чи можна зменшити витрати в цьому разі, не заощадивши при цьому на якості кінцевої продукції? Яке розрахункове снігове й вітрове навантаження даху у ваших силосів?
Роман Семерак: Для того щоб дах силосу виконував усі покладені на нього завдання, він має бути розрахований на витримування навантаження:
   снігу;
   галереї (якщо вона спирається на дах);
   транспортерів, наповнених зерном;
   тиску зерна на температурні зонди, які прикріплені до дахів, і під час вивантаження вмісту силосу тягнуть їх донизу, чим створюють додаткове навантаження на дах.
Вітрове навантаження, яке витримують наші силоси, становить 750 Па, або 31,24 м/сек (112,5 км/год), за встановлення їх на висоті до 1000 м над рівнем моря. Величина снігового навантаження, що може витримати конструкція даху, дорівнює 336 кг/м2.
Ірина Редченко:  Вибір конструкції даху силоса зумовлений, перш за все, розрахунками на міцність та використаними матеріалами для його виготовлення. Снігове навантаження на горизонтальну  проекцію нашого силосного обладнання становить 180 кг/м2, вітрове - 73 кг/м2, що відповідає чинним на сьогодні в Україні нормам.
Олег Крутько: Оптимальна конструкція даху прорахована для геокліматичної зони  саме нашої країни і має максимальний запас міцності. Снігове навантаження витримує 200 кг/м2, вітрове навантаження - 85 кг/м2. На щастя, за всю історію заводу «Комсомолець» не було жодної надзвичайної ситуації стосовно наших силосів або їхніх частин. Незважаючи на все екстремальніші погодні умови, які виникають  останнім часом в Україні, ми повністю впевнені в надійності нашої продукції.
Микола Годзик: Наші інженери приділяють особливу увагу конструкції даху силосу та розраховують навантаження, які він має витримувати. Оскільки наші силоси проектують та виробляють на заводі в Німеччині, норми навантажень розраховують за німецькими жорсткими стандартами і передбачають значний запас міцності, що, власне, завжди і вирізняє якісну німецьку продукцію. Крім теоретичних розрахунків конструкції, на виробництві проводять практичні випробування даху. Для цього на території монтують дах певної конструкції і навантажують його до граничних показників. Під цією вагою дах перебуває протягом декількох місяців. Це дає нам упевненість, що і на практиці він буде надійним захистом для збіжжя протягом усього зимового періоду, а не лише за разового короткочасного навантаження.
Снігове навантаження, що витримують дахи наших силосів у стандартному виконанні, - до 240 кг/м2, вітрове навантаження - до 200 км/год.
Віталій Галич: Силосне обладнання канадської компанії Westeel, що ми представляємо на ринку України, досить відоме. Дахи даного виробника обладнання для ринку України розраховують для витримування мінімального снігового навантаження - в 180 кг/м2 і вітрового - 150 км/год, що відповідає місцевим правилам і нормам. Але кожен окремий проект індивідуально перевіряє технічний відділ і робить відповідні розрахунки, беручи до уваги специфічні особливості (снігове, вітрове та сейсмічне навантаження) кожного регіону.

Герметизація
Нині досить актуальним є питання з'єднання даху й стінових панелей. Обов'язково потрібно звертати увагу, як і наскільки герметично виготовлено кріплення покрівельних панелей до несучого каркаса, як здійснюється герметизація місця стику металевого корпуса з бетонним фундаментом (для силосів із пласким дном). Адже, як відомо, якісне герметичне з'єднання здатне мінімізувати проникнення вологи й забезпечити захист від впливу погодних умов. Але, будь ласка, не перестарайтеся в своєму прагненні максимально загерметизувати всі з'єднання силосної конструкції. Таке бажання може призвести до зворотного ефекту.

Як ваша компанія здійснює процес герметизації? Що важливо знати замовникові в даному разі?
Роман Семерак: Для герметизації листів силосу ми використовуємо гумові ущільнювачі на болтах у місцях їхнього з'єднання. Крім того, під час монтажу даху і стінових панелей для забезпечення захисту від проникнення атмосферних опадів використовуємо бітумну масу (проект передбачає заходи від проникнення вологи між фундаментом і каркасом силосу).
Ірина Редченко: У комплект постачання до силосу KMZ INDUSTRIES входить спеціальний ущільнювач ГМШ «ВІКАР» - ∅ 5 мм, що дозволений для контакту з харчовими продуктами з огляду на безпечність і нешкідливість.
Олег Крутько: Для надійної герметизації деталей силосу ми використовуємо спеціальний герметик на основі високоякісного бутилового каучуку, який володіє всіма необхідними характеристиками: еластичний, водостійкий, температура експлуатації від -40 до +82°С. Отвори в деталях ущільнюються болтовим з'єднанням зі спеціальною капролоновою прокладкою. Всі засоби герметизації, які входять у комплект поставки силосу, - нешкідливі, високоміцні і довговічні.
Микола Годзик:  Під час монтажу силосу у місцях вертикального і горизонтального накладання між металевими листами циліндра силосу, а також між сегментами даху в місці накладання листів наклеюється ущільнювальна стрічка. На всіх болтових з'єднаннях використовують гумові ущільнювальні шайби, які допомагають зберегти герметичність.
Для герметизації нижньої частини циліндра силосу найнижче його кільце на висоті близько 10-15 см (всередині і зовні) вкрите ущільнювальною масою (мастикою), яка запобігає проникненню вологи між фундаментом і нижніми листами зерносховища.
Віталій Галич: Особливу увагу ми приділяємо з'єднанню  циліндр - дах та днище силосу - фундамент. У всіх силосах компанії Westeel використовують кільцевий ущільнювальний куточок між секторами даху і верхнім ярусом по всьому колу силосу. Крім цього, для найкращої герметизації хвилі даху поставляються з прокладкою з піноматеріалу. У силосів з пласким днищем, як і на карнизі, є нижній кільцевий ущільнювач, який кріпиться між фундаментом і нижнім ярусом.

Система активного вентилювання
У зерновій масі силосу триває безперервний процес обміну вологою й температурою. Якщо повітря в міжзерновому просторі має відносну вологість нижчу, ніж у зерна, то волога переходить із нього в повітря. Якщо ж відносна вологість повітря вища, ніж у зерна, тоді волога з повітря переходить у зерно. Тому в цей період дуже важливо контролювати температуру й вологість зерна та повітря в силосі. Аерація дає можливість регулювати температуру зерна, зменшувати його вологість і боротися зі шкідниками способом зниження температури зернової маси. В разі виявлення підвищеної кількості комах-шкідників у зерні система аерації дає змогу провести фумігацію (хімічну обробку). Тому на замовлення силоси можуть бути обладнані високоефективними системами активного вентилювання, до складу яких входять: вентилятори (один або кілька) з повітропідвідними патрубками, пристрій розподілення повітряного потоку в насипі зерна, дахові й настінні повітровідводи.
Також слід пам'ятати, що система активного вентилювання не призначена для низькотемпературного досушування: здебільшого це маркетинговий хід деяких виробників. Систему активного вентилювання можна використовувати для досушування дуже малої кількості зерна. У заповненому силосі нагнітання теплого повітря призведе до катастрофічних наслідків: нижні шари зерна підсушуватимуться, а верхні - вбиратимуть виділену вологу, що спричинить зігрівання, грудкування зерна і, як наслідок, втрату його плинності під час вивантаження. Силос стане заблокованим, його не можна буде вивантажити звичним способом.
Отже, активне використання повітря різної температури (підігріте, охолоджене або зовнішньої температури) дає можливість підтримувати в силосах вологість зерна, що закладене на зберігання, а не сушити його прямо в силосі. Також забезпечується післязбиральне дозрівання й охолодження зерна.

Яка площа активного вентилювання щодо площі фундаменту? Скільки кубічних метрів повітряного потоку проходить за годину (м3/год) через тонну зерна під час його зберігання?
Роман Семерак: Сумарна площа для виходу повітря має бути не меншою за сумарну площу вентиляційних каналів (площу, через яку подається повітря в силос). Спираючись на наш досвід, для повноцінного вентилювання 1 м3 зерна потрібно подати повітря не менше 10 м3/год.  Система вентилювання може бути облаштована в два способи: за допомогою вентиляційних каналів та за допомогою перфорованого дна. Повітря треба не тільки подати в силос, а й забезпечити його однаковий тиск у кожній точці силосу. Це забезпечують вентиляційні канали.
Процес переміщення зерна з силосу в силос або з одного зерносховища в друге також є певним видом вентилювання, що дає змогу в процесі руху зерна наповнити повітрям міжзерновий простір, охолодити зерно.
Ірина Редченко: Для проведення вентилювання 1м3 зерна ми використовуємо обладнання продуктивністю 10-12 м3/год.
Микола Годзик:  У наших силосах використовуються різні вентиляційні системи: вентиляційні канали, перфороване днище (силоси-сушарки), перфоровані вентиляційні конуси (для зберігання насіннєвого матеріалу), буферний силос перед сушаркою тощо.
Для активної вентиляції слід подати min 10 м3/год повітря через 1 м3 зерна. Для забезпечення подачі даного об'єму повітря «на виході» із зерна пропонуються вентилятори з розрахунку 15-20 м3/год/м3 зерна. Зерносховища великого діаметра комплектуються декількома вентиляторами, встановленими з протилежних боків системи вентиляційних каналів, що забезпечує мінімальну втрату тиску повітря під час проходження аераційної системи. Також ми використовуємо допоміжні вентилятори для примусового виведення вологого повітря.
Олег Крутько: У наших силосах площа активного вентилювання відносно площі фундаменту становить 17-20%. Для повноцінного вентилювання зерна ми використовуємо установки з продуктивністю проходження повітря не менше 10 м3/год/м3 зерна, що є цілком достатньо для технологічного доведення зерна до базисної кондиції.
Віталій Галич: Для розрахунку системи вентиляції Westeel використовує спеціальні програми. Тип системи вентиляції, модель і кількість вентиляторів та повітровідводів залежать від таких факторів:
   тип збережуваного продукту;
   обсяг закладання;
   потік повітря.
Для правильної аерації сухого зерна рекомендується потік повітря у верхній частині зернової маси від 0,1 м3/хв/бушель (1 бушель ≈ 27 кг).
Таким чином, можна сказати, що площа вентиляційних каналів у фундаменті та потік повітря залежать від згаданих  вище чинників, але в будь-якому разі Westeel завжди розраховує систему вентиляції, щоб гарантувати забезпечення подавання повітря на рівні 0,1 м3 хв/бушель у верхній частині зернової маси.
Дотримуючись цього правила, обирають потужність та кількість вентиляторів, які зможуть забезпечити подавання повітря у верхній частині зернової маси, а також тип системи вентиляції (кількість і тип вентиляційних каналів), що забезпечить належну площу для оптимального розподілення повітря.
Ми маємо можливість запропонувати систему вентиляції з аераційними каналами та 100%-ве аероднище, яке може бути використане в разі зберігання вологого зерна.

Система завантаження й вивантаження зерна
Як відомо, силосну ємність заповнюють через центральний завантажувальний патрубок, а розвантажують - із центра. Зверніть увагу: водночас слід забезпечувати вертикальне засипання продукту в ємність, а за потреби - рівномірне розкидання завантажуваного зерна спеціальним пристроєм. Усі бічні люки мають бути надійно закриті, щоб запобігти випадковому розкриванню й унеможливити нецентральне розвантаження ємності.
Нецентральний отвір для розвантаження можна використати тільки для повного очищення силосу після досягнення кута природного скосу зерна під час розвантаження через центр днища.

Чи має силосна продукція, яку ви пропонуєте, які-небудь конструктивні особливості системи завантаження й вивантаження зерна?
Роман Семерак: Висипання (розвантаження) зерна із силосу має відбуватися виключно гравітаційно через центральний отвір, інакше є небезпека пошкодження конструкції силосу і його руйнування. Пізніше остаточне розвантаження зерна відбувається через бічні висипи. Залишок зерна забирають за допомогою зачисного шнека.
Олег Крутько: У завантажувальні  патрубки встановлено пристрій, який гальмує швидкість зерна, що подається з транспортера, формує цілісний потік і рівномірно завантажує ємність (що попереджує травмування зерна). Вивантаження відбувається через центральний отвір  гравітаційно. Остаточне вивантаження відбувається високопродуктивним радіально-поворотним зачисним конвеєром нашого виробництва.  В силосах із конусним днищем розвантаження відбувається самопливом. Інтенсивність вивантаження регулюють ручною або автоматичною задвижкою (залежно від рівня автоматизації і технологічної схеми).
Микола Годзик: Завантаження і вивантаження зерна має відбуватися через центральний отвір. Для вивантаження силос укомплектовано основною і допоміжними заслінками. Після гравітаційного вивантаження зерна через основну, а потім і через бічні заслінки залишки зерна зачищаються стаціонарним зачисним шнеком.